본 연구는 탄소나노튜브/보강섬유/폴리머 복합 쉘에 대한 동적응답을 다루었다. 단일벽 탄소나노튜브, 유리섬유 및 에폭시 레진으로 구성된 3단계 복합구조이며, 유효 물성값은 멀티스케일 해석을 통하여 산정하였다. 유한요소 프로그램인 ABAQUS를 적용하여 다양한 탄소나노튜브 함유비율, 적층각도, 곡률 및 중앙 개구부의 다양한 변화에 대한 동적응답 및 상호 작용을 분석하였다. 본 연구는 원통형 복합쉘의 동적 하중에 의한 처짐을 감소시킬 수 있는 변수들의 중요성을 보여주었다.

본 연구에서는 중앙 개구부를 갖는 카본나노튜브/유리섬유/폴리머 합성 복합 적층쉘을 다루었다. 수정된 Halpin-Tsai 모델과 마이크로 역학적 접근방법은 단일벽 탄소나노튜브의 합성 비율에 따른 탄성적 물성변화를 추정하기 위하여 적용되었다. 유한요소 해석을 통하여 쉘의 고유진동 및 모드 특성을 분석하였다. 탄소나노튜브의 무게 비율, 보강섬유 각도, 개구부 크기, 고 유진동수 및 고유모드의 상관관계를 규명하였다. 개구부를 갖는 경우와 갖지 않는 경우에 대하여 곡률 변화에 따른 기존 문헌 과의 비교를 통하여 본 연구결과를 검증하였다. 본 연구결과는 고유진동 특성에 영향을 미치는 탄소나노튜브 보강의 중요성을 보여준다.

In this study, composite laminate cantilever type cylindrical shells with edge-stiffeners are analyzed. A versatile 4-node flat shell element which is useful for the analysis of shell structures is used. An improved flat shell element is established by the combined use of the addition of non-conforming displacement modes and the substitute shear strain fields. Two models by load conditions are considered. Load type A and B are loaded by point load at the free edge and line load respectively. A various parameter examples are presented to obtain proper stiffened length and stiffened thickness of edge-stiffeners. It is shown that the thickness of shell can be reduced minimum 30% by appropriate edge-stiffeners.

In the present study, an Element-Based Lagrangian Formulation for the nonlinear analysis of shell structures is presented. The strains, stresses and constitutive equations based on the natural co-ordinate have been used throughout the Element-Based Lagrangian Formulation of the present shell element which offers an advantage of easy implementation compared with the traditional Lagrangian Formulation. The Element-Based Lagrangian Formulation of a 9-node resultantstress shell element is presented for the anisotropic composite material. The element is free of both membrane and shear locking behavior by using the assumed natural strain method such that the element performs very well in thin shell problems. The arc-length control method is used to trace complex equilibrium paths in thin shell applications. Numerical examples for laminated composite curved shells presented herein clearly show the validity of the present approach and the accuracy of the developed shell element.

This paper is presented for the analysis results of the bending problems of the anisotropic cylindrical shells. In the numerical analysis of various mechanical problems involving complex partial differential equations, Finite element method is used to analyze the governing equations of anisotropic cylindrical shells. Both thin shell theory and thick shell theory are used as the basic governing equations of bending problems in the anisotropic cylindrical shells. The analysis results are compared between the anisotropic thick cylindrical shells and the anisotropic thin cylindrical shells. The results of this study will be contribute to analyze the bending behavior of anisotropic cylindrical shells.

본 연구에서는 복합재료 원통쉘의 정적 구조해석 결과를 신경회로망에 적용하여 원통쉘에 가해진 하중특성을 추론하였다. 신경회로망 알고리즘은 역전파 학습법의 학습율이 가변적으로 조정될 수 있도록 프로그램을 개발하였으며, 입력패턴은 원통쉘에 하중이 가해졌을 때, 원통쉘의 측면에서 발생하는 9지점의 변형률을 이용하였다 출력층은 가해진 하중특성으로 설정하였으며, 학습결과 원통쉘의 하중특성 추론 학습에 성공하였다. 은닉층의 층수를 1층에서 3층까지 학습결과를 비교분석하였으며, 하중특성은 0.5% 이내로 추론이 가능해졌다. 본 연구 결과 신경회로망을 이용한 복합재료 원통쉘의 역공학이 가능해졌다.

Ring과 Stringer로 보강된 원통형 Shell이 길이 방향 압축력과 횡압력을 받을 경우의 국부 및 전체 좌굴강도를 효율적으로 해석하고, 최적보강재의 치수를 설계하는 방법을 제안했다. 즉, 보강재의 이산성을 고려하고 각 보강재 설치방식에 따라 변위함수를 적절히 선정하여 좌굴 Mode를 조사함으로써 국부 및 전체좌굴 현상의 규명이 가능함을 밝혔다. 또한 국부좌굴 및 전체좌굴이 동시에 일어나는 조건으로부터 최적 보강재의 치수를 결정할 수 있음을 보였다.

일반적으로 복합재료 적층원통관의 강도와 강성은 세장모수, coupling 강성모수, 섬유배향각, 적층방법, 그리고 적층수 등의 변동성에 매우 민감하게 변화한다. 본 논문에서는 복합재료 적층원통관의 합리적인 신뢰성해석을 수행할 수 있는 강도 및 좌굴한계상태함수를 제안하고, 전술한 인자들이 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 적층원통관의 강도 및 좌굴신뢰성에 미치는 영향을 고찰하였다. 이들은 복합재료 적층원통관의 강도 및 좌굴신뢰성에 매우 다양하고 복합적인 영향을 미치기 때문에 최적설계기법이나 설계규준의 개발등을 통하여 설계관련 인자들을 설계에 합리적으로 반영하므로서 실무에서 균형설계(Balanced Design)를 위한 일관성 있는 안전도/신뢰도의 확보가 가능하다고 사료된다.